高二物理選修3-3 氣體 ppt

1、2021/3/91第第4章章 氣體氣體氣體實(shí)驗(yàn)定律氣體實(shí)驗(yàn)定律22021/3/9氣體壓強(qiáng)的計(jì)算氣體壓強(qiáng)的計(jì)算液面下液面下h深處的液體壓強(qiáng)為深處的液體壓強(qiáng)為p= gh。帕斯卡定律帕斯卡定律：液體可以傳遞壓強(qiáng)液體可以傳遞壓強(qiáng)SFp 知識(shí)準(zhǔn)備：知識(shí)準(zhǔn)備：連通器原理連通器原理：在連通器中，同一種液體（中間在連通器中，同一種液體（中間液體不間斷）的液體不間斷）的同一水平面上的壓強(qiáng)是相等的同一水平面上的壓強(qiáng)是相等的。32021/3/91 .液體封閉的氣體液體封閉的氣體一、氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法一、氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法42021/3/9選取假想的一個(gè)液體薄片（其自重不計(jì)）為研選取假想的一個(gè)液體薄片（其自重不計(jì)）為

2、研究對(duì)象究對(duì)象分析液體兩側(cè)受力情況，建立力的平衡方程，分析液體兩側(cè)受力情況，建立力的平衡方程，消去橫截面積，得到液片兩面?zhèn)鹊膲簭?qiáng)平衡方消去橫截面積，得到液片兩面?zhèn)鹊膲簭?qiáng)平衡方程程ghPP上下52021/3/92、固體封閉的氣體、固體封閉的氣體應(yīng)對(duì)固體（如活塞等）進(jìn)行應(yīng)對(duì)固體（如活塞等）進(jìn)行受力分受力分析析。然后根據(jù)。然后根據(jù)平衡條件平衡條件求解。求解。AB62021/3/9二、氣體實(shí)驗(yàn)定律二、氣體實(shí)驗(yàn)定律（2）、公式表述：）、公式表述：pV=C 或或p1V1=p2V2（1）、）、玻意耳定律玻意耳定律：一定質(zhì)量一定質(zhì)量某種氣體，在某種氣體，在溫度不變溫度不變的情況下，壓強(qiáng)的情況下，壓強(qiáng)p與體積與

3、體積V成反比。成反比。 72021/3/92查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度與熱力學(xué)溫度T成正成正比（比（ p T ） 2211TpTpCTp可寫成或82021/3/93蓋蓋呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種氣體，呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V與熱力學(xué)溫度與熱力學(xué)溫度成正比（成正比（ V T ）.2211TVTVCTV可寫成或92021/3/94理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程（2）公式：）公式： （4）注意：變化過程）注意：變化過程質(zhì)量保持不變質(zhì)量保持不變

4、。各物理量各物理量單位要統(tǒng)一單位要統(tǒng)一，溫度必須使用，溫度必須使用熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度1 12212PVPVTT（ 或或 ） PVT=C （3）條件：壓強(qiáng)不太大，溫度不太低）條件：壓強(qiáng)不太大，溫度不太低(1)(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體發(fā)生狀態(tài)變內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值化時(shí)，壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變保持不變102021/3/9理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用步驟n1 1、選取所要研究氣體、選取所要研究氣體n2 2、明確氣體變化的各個(gè)狀態(tài)，找出各狀態(tài)、明確氣體變化的各個(gè)狀態(tài)，找出各狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)、體積的溫度、壓強(qiáng)、體積n3 3

5、、列方程、列方程1 12212PVPVTT112021/3/9一、理想氣體：一、理想氣體：它是一種科學(xué)的抽象，是理想化的模型。它是一種科學(xué)的抽象，是理想化的模型。 1宏觀上：把嚴(yán)格遵守氣體三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的氣宏觀上：把嚴(yán)格遵守氣體三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的氣體稱為理想氣體。體稱為理想氣體。 2微觀上：分子本身的大小和它們的距離相比微觀上：分子本身的大小和它們的距離相比可忽略不計(jì)；分子間的距離很大，因此除了碰撞可忽略不計(jì)；分子間的距離很大，因此除了碰撞外，分子間的相互作用力忽略不計(jì)。外，分子間的相互作用力忽略不計(jì)。 3理想氣體分子的內(nèi)能：理想氣體分子的內(nèi)能：只需考慮分子熱運(yùn)動(dòng)只需考慮分子熱運(yùn)動(dòng)的分子動(dòng)能而不計(jì)分

6、子勢能。的分子動(dòng)能而不計(jì)分子勢能。實(shí)際氣體在常溫常實(shí)際氣體在常溫常壓下，可近似看成理想氣體處理。壓下，可近似看成理想氣體處理。122021/3/9二、氣體實(shí)驗(yàn)定律二、氣體實(shí)驗(yàn)定律1等溫變化等溫變化（1）定義：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，發(fā)）定義：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，發(fā)生壓強(qiáng)與體積的變化，叫做等溫變化。生壓強(qiáng)與體積的變化，叫做等溫變化。（2）波意耳定律：）波意耳定律： 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)下，壓強(qiáng)P與體積與體積V成反比。成反比。1221PVPV公式：公式：P1V1=P2V2 （或（或 ） 適用條件：一定質(zhì)量的，溫

7、度不太低、壓強(qiáng)不太適用條件：一定質(zhì)量的，溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的氣體。大的氣體。意義：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體意義：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小時(shí)，壓強(qiáng)增大；體積增大時(shí)，壓強(qiáng)減小。積減小時(shí)，壓強(qiáng)增大；體積增大時(shí)，壓強(qiáng)減小。132021/3/9（3）圖像表示：）圖像表示： 1）P-V圖：圖： 圖象是以坐標(biāo)軸為漸近線的雙曲線的一支；圖象是以坐標(biāo)軸為漸近線的雙曲線的一支； 溫度越高，等溫線離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)。溫度越高，等溫線離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)。 2）P-1/V圖：圖： 圖象為過坐標(biāo)原點(diǎn)的的傾斜直線；圖象為過坐標(biāo)原點(diǎn)的的傾斜直線； 斜率代表溫度，斜率越大，溫度越大。斜率代表溫度，斜率

8、越大，溫度越大。142021/3/9練習(xí)練習(xí)11一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中, ,內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體, ,管內(nèi)水銀面低于管外管內(nèi)水銀面低于管外, ,在溫度不變在溫度不變時(shí)時(shí), ,將玻璃管稍向下插入一些將玻璃管稍向下插入一些, ,下列說法正確的是下列說法正確的是, ,如圖如圖所示所示. .A.A.玻璃管內(nèi)氣體體積減小玻璃管內(nèi)氣體體積減小; ;B.B.玻璃管內(nèi)氣體體玻璃管內(nèi)氣體體積增大積增大; ;C.C.管內(nèi)外水銀面高度差減小管內(nèi)外水銀面高度差減小; ;D.D.管內(nèi)外水銀面高管內(nèi)外水銀面高度差增大度差增大. .AD152021/

9、3/92等容變化等容變化（1）定義：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，發(fā)）定義：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，發(fā)生壓強(qiáng)與溫度的變化，叫做等容變化。生壓強(qiáng)與溫度的變化，叫做等容變化。（2）查理定律：）查理定律：內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度與熱力學(xué)溫度T成正比。成正比。公式：公式： （或或）（或或）PPTTPPTT意義：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，意義：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)變大。溫度升高，壓強(qiáng)變大。162021/3/9（3）圖像表示：）圖像表示：1）P-T圖：圖：圖像是反向延長線

10、經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線；圖像是反向延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線；圖線的斜率表示體積，斜率越大，體積越小。圖線的斜率表示體積，斜率越大，體積越小。坐標(biāo)原點(diǎn)代表熱力學(xué)溫度的坐標(biāo)原點(diǎn)代表熱力學(xué)溫度的0K。2）P-t圖：圖：圖像是反向延長線經(jīng)過圖像是反向延長線經(jīng)過-273.15的傾斜直線；的傾斜直線；圖線的斜率表示體積，斜率越大，體積越小。圖線的斜率表示體積，斜率越大，體積越小。172021/3/9練習(xí)練習(xí)1 1、密閉在容積不變的容器中的氣體，當(dāng)溫度、密閉在容積不變的容器中的氣體，當(dāng)溫度降低時(shí)：降低時(shí)：A A、壓強(qiáng)減小，密度減小；、壓強(qiáng)減小，密度減??； B B、壓強(qiáng)減小，密度增大；、壓強(qiáng)減小，密度增大

11、；CC、壓強(qiáng)不變，密度減??；、壓強(qiáng)不變，密度減?。?D D、壓強(qiáng)減小，密度不變、壓強(qiáng)減小，密度不變練習(xí)練習(xí)2 2、下列關(guān)于一定質(zhì)量的氣體的等容變化的說法、下列關(guān)于一定質(zhì)量的氣體的等容變化的說法中正確的是：中正確的是：A A、氣體壓強(qiáng)的改變量與攝氏溫度成正比；、氣體壓強(qiáng)的改變量與攝氏溫度成正比；B B、氣體的壓強(qiáng)與攝氏溫度成正比；、氣體的壓強(qiáng)與攝氏溫度成正比；CC、氣體壓強(qiáng)的改變量與熱力學(xué)溫度成正比；、氣體壓強(qiáng)的改變量與熱力學(xué)溫度成正比；D D、氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。、氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。DD182021/3/93等壓變化等壓變化（1）定義：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，發(fā)）定

12、義：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，發(fā)生體積與溫度的變化，叫做等壓變化。生體積與溫度的變化，叫做等壓變化。（2）蓋）蓋-呂薩克定律呂薩克定律1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的）內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度與熱力學(xué)溫度T成正比。成正比。VCT2）公式：）公式： 1212VVTT（ 或或或或 ）VVTT（3）圖像表示：）圖像表示：V-T圖：圖：圖線是反向延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線；圖線是反向延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線；圖線的斜率表示壓強(qiáng)，斜率越大，壓強(qiáng)越小。圖線的斜率表示壓強(qiáng)，斜率越大，壓強(qiáng)越小。192021/3/94理想氣體的狀態(tài)方程

13、理想氣體的狀態(tài)方程（1）公式：）公式： 1 12212PVPVTT（ 或）或） PVPVnRTT=C 或 （2）意義：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從一）意義：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從一個(gè)狀態(tài)個(gè)狀態(tài)1變化到另一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)2時(shí)，盡管其時(shí)，盡管其P、V、T都可能改變，但是壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫都可能改變，但是壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。度的比值保持不變。（3）應(yīng)用：在運(yùn)用氣體狀態(tài)方程時(shí)，應(yīng)保證狀）應(yīng)用：在運(yùn)用氣體狀態(tài)方程時(shí)，應(yīng)保證狀態(tài)變化過程中態(tài)變化過程中質(zhì)量保持不變質(zhì)量保持不變。溫度必須使用。溫度必須使用熱力熱力學(xué)溫度學(xué)溫度。202021/3/91、理想氣體的狀態(tài)

14、方程、理想氣體的狀態(tài)方程注意：變化過程注意：變化過程質(zhì)量保持不變質(zhì)量保持不變。各物理量各物理量單位要統(tǒng)一單位要統(tǒng)一，溫度必須使用，溫度必須使用熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度1 12212PVPVTT（ 或或 ） PVT=C n1 1、選取所要研究氣體、選取所要研究氣體n2 2、明確氣體變化的各個(gè)狀態(tài)，找出各狀態(tài)的、明確氣體變化的各個(gè)狀態(tài)，找出各狀態(tài)的溫度、壓強(qiáng)、體積溫度、壓強(qiáng)、體積n3 3、列氣體狀態(tài)方程、列氣體狀態(tài)方程2、應(yīng)用步驟、應(yīng)用步驟p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 22211TpTp2211TVTV212021/3/9三、氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋三、氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋從微觀的角度看

15、，物體的熱現(xiàn)象是由大量分從微觀的角度看，物體的熱現(xiàn)象是由大量分子的熱運(yùn)動(dòng)所決定的。子的熱運(yùn)動(dòng)所決定的。盡管個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)具有不確定性，但大量盡管個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)具有不確定性，但大量分子的運(yùn)動(dòng)情況卻遵從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。分子的運(yùn)動(dòng)情況卻遵從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。1 1氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（書本頁）：氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（書本頁）：（）氣體分子間的距離比較大，分子間的作用力很弱，通常認(rèn)（）氣體分子間的距離比較大，分子間的作用力很弱，通常認(rèn)為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁的碰撞外，不受力而做勻速為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁的碰撞外，不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)。（）氣體的數(shù)密度很大，向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣

16、體分子數(shù)目都相（）氣體的數(shù)密度很大，向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目都相等。等。（）溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈。溫度是分子平均動(dòng)能的（）溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志標(biāo)志氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率分布呈氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率分布呈“中間大、兩頭小中間大、兩頭小”的正態(tài)分布規(guī)律。的正態(tài)分布規(guī)律。222021/3/92溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子的溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子的平均動(dòng)能越大。平均動(dòng)能越大。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。3氣體壓強(qiáng)的微觀意義：氣體壓強(qiáng)的微觀意義：從微觀的角度看，氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量從微觀的角度看，氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量氣體

17、分子對(duì)容器壁的頻繁的持續(xù)的碰撞引起的。氣體分子對(duì)容器壁的頻繁的持續(xù)的碰撞引起的。影響因素：影響因素：1）氣體分子的平均動(dòng)能（宏觀看溫度）；）氣體分子的平均動(dòng)能（宏觀看溫度）； 2）分子的數(shù)密度（宏觀看體積）。）分子的數(shù)密度（宏觀看體積）。對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋（課本頁）對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋（課本頁）232021/3/9解釋玻意耳定律解釋玻意耳定律 一定質(zhì)量（一定質(zhì)量（mm）的理想氣體，其分子總數(shù)（）的理想氣體，其分子總數(shù)（N N）是一）是一個(gè)定值，當(dāng)溫度（個(gè)定值，當(dāng)溫度（T T）保持不變時(shí)，則分子的平均速率）保持不變時(shí)，則分子的平均速率（v v）也保持不變，當(dāng)其體積（）也保持不變，當(dāng)其體

18、積（V V）增大幾倍時(shí)，則單）增大幾倍時(shí)，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)（位體積內(nèi)的分子數(shù)（n n）變?yōu)樵瓉淼膸追种?，因此氣）變?yōu)樵瓉淼膸追种?，因此氣體的壓強(qiáng)也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為體的壓強(qiáng)也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為原來的幾分之一，則壓強(qiáng)增大幾倍，即壓強(qiáng)與體積成原來的幾分之一，則壓強(qiáng)增大幾倍，即壓強(qiáng)與體積成反比。這就是玻意耳定律。反比。這就是玻意耳定律。242021/3/9對(duì)查理定律進(jìn)行微觀解釋對(duì)查理定律進(jìn)行微觀解釋 一定質(zhì)量（一定質(zhì)量（m m）的氣體的總分子數(shù)（）的氣體的總分子數(shù)（N N）是）是一定的，體積（一定的，體積（V V）保持不變時(shí)，其單位體積內(nèi)）保持不變時(shí)，其單

19、位體積內(nèi)的分子數(shù)（的分子數(shù)（n n）也保持不變，當(dāng)溫度（）也保持不變，當(dāng)溫度（T T）升高時(shí)，）升高時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)的平均速率（其分子運(yùn)動(dòng)的平均速率（v v）也增大，則氣體壓）也增大，則氣體壓強(qiáng)（強(qiáng)（p p）也增大；反之當(dāng)溫度（）也增大；反之當(dāng)溫度（T T）降低時(shí)，氣體）降低時(shí)，氣體壓強(qiáng)（壓強(qiáng)（p p）也減小。）也減小。252021/3/9解釋蓋解釋蓋呂薩克定律呂薩克定律 一定質(zhì)量（一定質(zhì)量（m m）的理想氣體的總分子數(shù)（）的理想氣體的總分子數(shù)（N N）是一定的，要保持壓強(qiáng)（是一定的，要保持壓強(qiáng)（p p）不變，當(dāng)溫度（）不變，當(dāng)溫度（T T）升高時(shí)，全體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率升高時(shí)，全體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率v v會(huì)增加，那會(huì)增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n n）一定要減小（否則）一定要減?。ǚ駝t壓強(qiáng)不可能不變），因此氣體體積（壓強(qiáng)不可能不變），因此氣體體積（V V）一定增）一定增大；反之當(dāng)溫度降低時(shí)，同理可推出氣體體積一大；反之當(dāng)溫度降低時(shí)，同理可推出氣體體積一定減小